آب DM چیست؟

آب DM چیست و اهمیت آب DM 

آب DM که به آن آب دمینرالیزه یا دیونیزه نیز گفته می‌شود، اساساً آبی است (H₂O) که فرآیندی را طی کرده است تا بیشتر محتوای معدنی آن حذف شود. این امر آن را از آب معمولی شیر که به طور طبیعی حاوی مواد معدنی و نمک‌های محلول است، متمایز می‌کند. اصطلاحات آب دمینرالیزه و آب دیونیزه اغلب به جای یکدیگر استفاده می‌شوند، اما توجه به یک تمایز ظریف مهم است: دمینرالیزاسیون به طور کلی به حذف مواد معدنی اشاره دارد، در حالی که دیونیزاسیون به طور خاص حذف یون‌ها را هدف قرار می‌دهد که اشکال باردار این مواد معدنی هستند. هدف اصلی از دمینرالیزاسیون، حذف تقریباً تمام نمک‌های معدنی از طریق فرآیندی مانند تبادل یونی است. این منجر به آبی با غلظت بسیار کم از مواد جامد محلول و رسانایی الکتریکی بسیار کم می‌شود. استاندارد ASTM D1193 برای مشخصات آب معرف، تعریف کمی ارائه می‌دهد و آب دمینرالیزه را به عنوان آبی با رسانایی الکتریکی کمتر از 5 میکروسیمنس بر سانتی‌متر طبقه‌بندی می‌کند.

اهمیت آب DM در کاربردهای صنعتی و تجاری متعددی نهفته است که در آن وجود ناخالصی‌های معدنی می‌تواند منجر به اثرات نامطلوب شود. این ناخالصی‌ها می‌توانند در واکنش‌های شیمیایی تداخل ایجاد کنند، باعث ایجاد رسوب و خوردگی در تجهیزات شوند و کیفیت محصولات نهایی را به خطر بیندازند. آب DM نقش حیاتی در بخش‌های پیشرفته‌ای مانند داروسازی، آرایشی و بهداشتی، تولید الکترونیک، تولید برق و کاربردهای مختلف آزمایشگاهی ایفا می‌کند. استفاده از آب DM اغلب برای جلوگیری از رسوب، خوردگی و گرفتگی تجهیزات حیاتی است، در نتیجه راندمان عملیاتی و طول عمر آن‌ها را تضمین می‌کند. علاوه بر این، در صنایعی با استانداردهای کنترل کیفیت سختگیرانه، مانند صنایع غذایی و نوشیدنی و داروسازی، آب DM برای حفظ خلوص محصول و رعایت الزامات قانونی ضروری است. اهمیت آب DM در توانایی آن در کاهش اثرات مخرب ناخالصی‌های معدنی در فرآیندهای فنی حساس نهفته است. برای مثال، رسوب‌گذاری می‌تواند راندمان انتقال حرارت را در دیگ‌های بخار کاهش دهد (همانطور که در و ذکر شده است) یا یون‌های معدنی می‌توانند در واکنش‌های شیمیایی دقیق در آزمایشگاه‌ها تداخل ایجاد کنند. این اثرات نامطلوب بر اهمیت استفاده از آب DM تأکید می‌کنند.

2. روش‌های تولید آب DM

• تقطیر: تقطیر یک روش شناخته شده برای خالص‌سازی آب است که شامل گرم کردن آب تا نقطه جوش آن می‌شود و باعث تبخیر آن (تبدیل به بخار) می‌شود. سپس این بخار جمع‌آوری، خنک و دوباره به مایع تقطیر می‌شود.² اصل این روش این است که نمک‌ها و مواد معدنی محلول، همراه با بسیاری از ناخالصی‌های دیگر، نقطه جوش بسیار بالاتری نسبت به آب دارند و بنابراین در ظرف اصلی باقی می‌مانند. علاوه بر حذف مواد معدنی، تقطیر به طور موثر آلاینده‌های میکروبی خاص مانند باکتری‌ها و تک‌یاخته‌ها را به دلیل دمای بالا از بین می‌برد و همچنین فلزات سنگین و مواد ضدعفونی‌کننده موجود در آب منبع را حذف می‌کند. در حالی که تقطیر آب بسیار دمینرالیزه تولید می‌کند، اما به طور کلی فرآیندی پرمصرف از نظر انرژی است و به دلیل تجهیزات تخصصی مورد نیاز، ممکن است برای کاربردهای خانگی با حجم بالا یا استفاده در صورت تقاضا عملی نباشد. این روش عمدتاً در محیط‌های صنعتی و تجاری مورد استفاده قرار می‌گیرد که خلوص بسیار بالای آب مورد نیاز است، مانند برخی از کاربردهای دارویی و آزمایشگاهی. اگرچه تقطیر آب با خلوص بالا تولید می‌کند، مصرف نسبتاً بالای انرژی و سرعت پایین‌تر آن در مقایسه با روش‌های دیگر مانند اسمز معکوس یا دیونیزاسیون، آن را برای تولید آب دمینرالیزه در مقیاس بسیار بزرگ در بسیاری از صنایع به گزینه‌ای کمتر مقرون‌به‌صرفه تبدیل می‌کند. این مصالحه بین خلوص برتر و افزایش هزینه‌های عملیاتی باید به وضوح در گزارش بیان شود.²
• دیونیزاسیون (تبادل یونی): دیونیزاسیون که به آن تبادل یونی نیز گفته می‌شود، یک فرآیند شیمیایی است که در آن آب از یک یا چند بستر از رزین‌های مصنوعی تخصصی عبور می‌کند که حاوی گروه‌های عاملی با بار مثبت (آنیونی) یا بار منفی (کاتیونی) هستند. این رزین‌ها به عنوان تبادل‌کننده یونی عمل می‌کنند، یون‌های معدنی (که باردار هستند) موجود در آب را جذب و به جای آن‌ها یون‌های هیدروژن (H⁺) یا هیدروکسید (OH⁻) آزاد می‌کنند. یون‌های H⁺ و OH⁻ مبادله شده سپس با هم ترکیب می‌شوند و آب خالص (H₂O) را تشکیل می‌دهند. فرآیند دیونیزاسیون معمولاً حداقل دو مرحله را شامل می‌شود: مرحله اول از رزین تبادل کاتیونی برای حذف یون‌های با بار مثبت استفاده می‌کند و مرحله دوم از رزین تبادل آنیونی برای حذف یون‌های با بار منفی استفاده می‌کند. این رزین‌ها می‌توانند در ستون‌های جداگانه (سیستم دو بستری) یا با هم در یک ستون واحد (سیستم بستر مخلوط) قرار بگیرند. دیونیزاسیون در حذف محتوای معدنی محلول از آب بسیار موثر است، اما به طور کلی در حذف آلاینده‌های آلی غیر باردار، ویروس‌ها یا باکتری‌ها به اندازه تقطیر موثر نیست. این روش به طور گسترده در محیط‌های صنعتی و تجاری برای تولید حجم زیادی از آب دمینرالیزه مورد نیاز در فرآیندهای مختلف استفاده می‌شود. با گذشت زمان، رزین‌های تبادل یونی با یون‌های معدنی حذف شده اشباع می‌شوند و برای بازیابی ظرفیت تبادل یونی خود نیاز به بازسازی با استفاده از محلول‌های اسید و باز غلیظ دارند. در حالی که تبادل یونی روشی بسیار کارآمد و مقرون‌به‌صرفه برای تولید مقادیر زیادی آب دمینرالیزه است، بازسازی رزین‌ها ضایعات شیمیایی به شکل محلول‌های اسید و باز مصرف شده تولید می‌کند. گزارش باید به طور خلاصه ملاحظات زیست‌محیطی مرتبط با دفع این ضایعات را مورد بحث قرار دهد و به روش‌های پایدارتر مانند EDI که در آن بازسازی شیمیایی مورد نیاز نیست، اشاره کند.
• اسمز معکوس (RO): اسمز معکوس یک فرآیند جداسازی مبتنی بر غشاء است که شامل عبور دادن آب تحت فشار بالا از یک غشاء نیمه‌تراوا با منافذ بسیار ریز می‌شود. این غشاء به مولکول‌های آب اجازه عبور می‌دهد در حالی که به طور موثر مواد جامد محلول، نمک‌ها، مولکول‌های آلی و سایر ناخالصی‌ها را مسدود می‌کند. RO یک روش بسیار موثر برای حذف طیف گسترده‌ای از آلاینده‌ها، از جمله مواد معدنی، نمک‌ها و سایر مواد جامد محلول است. هنگامی که با یک فیلتر کربن پس از آن ترکیب شود، می‌تواند مواد ضدعفونی‌کننده مانند کلر و ترکیبات آلی فرار را نیز حذف کند. سیستم‌های RO معمولاً در محیط‌های تجاری و مسکونی، از جمله سیستم‌های تصفیه آب خانگی، برای تولید آب دمینرالیزه استفاده می‌شوند. این روش در مقایسه با تقطیر، روشی مقرون‌به‌صرفه برای دمینرالیزاسیون آب در نظر گرفته می‌شود و آن را به گزینه‌ای محبوب برای کاربردهای مختلف تبدیل می‌کند. برای کاربردهایی که نیاز به خلوص حتی بالاتر دارند، RO می‌تواند به عنوان یک مرحله پیش‌تصفیه قبل از دیونیزاسیون (سیستم‌های RO-DI) استفاده شود تا عملاً تمام آلاینده‌های یونی و غیر یونی حذف شوند. اسمز معکوس تعادلی خوب بین مقرون‌به‌صرفه بودن و توانایی حذف طیف گسترده‌ای از آلاینده‌ها ارائه می‌دهد، و آن را به یک فناوری همه کاره تبدیل می‌کند که برای کاربردهایی از فرآیندهای صنعتی که نیاز به حجم زیادی از آب دمینرالیزه دارند تا تصفیه آب آشامیدنی خانگی مناسب است. گزارش باید این تطبیق‌پذیری و استفاده فزاینده آن به عنوان یک روش اصلی دمینرالیزاسیون را برجسته کند.
• الکترودیالیز (ED): الکترودیالیز یک فرآیند دیگر مبتنی بر غشاء است که برای دمینرالیزاسیون آب استفاده می‌شود. این روش از یک میدان الکتریکی برای هدایت یون‌ها از طریق غشاهای تبادل یونی انتخابی استفاده می‌کند. این غشاها به صورت متناوب بین دو الکترود قرار می‌گیرند و محفظه‌های جداگانه‌ای برای آب خوراک، جریان غلیظ حاوی یون‌های حذف شده و جریان شستشوی الکترود ایجاد می‌کنند. میدان الکتریکی باعث می‌شود یون‌های با بار مثبت (کاتیون‌ها) به سمت کاتد مهاجرت کرده و از غشاهای تبادل کاتیونی عبور کنند، در حالی که یون‌های با بار منفی (آنیون‌ها) به سمت آند مهاجرت کرده و از غشاهای تبادل آنیونی عبور می‌کنند. سپس این یون‌ها در جریان غلیظ به دام می‌افتند و به طور موثر از آب خوراک حذف می‌شوند. الکترودیالیز را می‌توان با رزین‌های تبادل یونی در فرآیندی به نام الکترود یونیزاسیون (EDI) ترکیب کرد. EDI از ترکیبی از رزین‌های تبادل یونی، غشاهای انتخابی یونی و یک میدان الکتریکی برای دستیابی به سطوح بسیار بالای خلوص آب بدون نیاز به بازسازی شیمیایی رزین‌ها استفاده می‌کند و رویکردی مداوم‌تر و سازگارتر با محیط زیست ارائه می‌دهد. ED به ویژه برای تصفیه آب با غلظت نمک کمتر موثر است و می‌توان از آن برای تغلیظ محلول‌های نمکی نیز استفاده کرد. الکترودیالیز، به ویژه در شکل پیشرفته آن به عنوان EDI، جایگزینی پایدارتر و اغلب مقرون‌به‌صرفه‌تر برای تبادل یونی سنتی در برخی کاربردها، به ویژه در مواردی که عملکرد مداوم و اجتناب از مواد شیمیایی خطرناک بازسازی مورد نظر است، ارائه می‌دهد. گزارش باید مزایای EDI را از نظر کاهش مصرف مواد شیمیایی و اثرات زیست‌محیطی برجسته کند.

3. خواص فیزیکی و شیمیایی آب DM

• خواص عمومی: آب دمینرالیزه معمولاً به صورت مایعی شفاف و بی‌رنگ بدون بوی مشخص ظاهر می‌شود. فرمول شیمیایی آن البته H₂O با وزن مولکولی تقریباً 18.0134 گرم بر مول است. وزن مخصوص آن بسیار نزدیک به آب خالص است و از 0.998 تا 1.00 کیلوگرم بر لیتر متغیر است. نقطه جوش در فشار اتمسفر استاندارد (1013 هکتوپاسکال) 100 درجه سانتیگراد و نقطه انجماد/ذوب 0 درجه سانتیگراد است. pH آب دمینرالیزه عموماً خنثی در نظر گرفته می‌شود و معمولاً در محدوده 6 تا 8 قرار می‌گیرد. با این حال، توجه به این نکته مهم است که بلافاصله پس از دیونیزاسیون، pH می‌تواند کمی اسیدی باشد (حدود 5.4) به دلیل وجود مقادیر کمی یون‌های H⁺ و OH⁻ قبل از اینکه به طور کامل دوباره ترکیب شوند. قرار گرفتن در معرض هوا نیز می‌تواند pH را کاهش دهد زیرا آب دی اکسید کربن را جذب می‌کند و اسید کربنیک تشکیل می‌دهد. برخی منابع نیز محدوده pH 6.5 تا 7.5 را ذکر می‌کنند. سختی کل که معیاری از کلسیم و منیزیم محلول است، در آب دمینرالیزه تقریباً صفر است (0 درجه فارنهایت). آب دمینرالیزه طبق تعریف در آب محلول است و چگالی آن در دمای 20 درجه سانتیگراد نزدیک به 1 گرم بر سانتی‌متر مکعب است، با ویسکوزیته مشابه آب خالص (1 سانتی‌پواز در دمای 20 درجه سانتیگراد). فشار بخار در دمای 20 درجه سانتیگراد حدود 17.5 میلی‌متر جیوه یا 23 هکتوپاسکال است. تمایل کمی اسیدی که می‌تواند در آب دمینرالیزه ایجاد شود، به ویژه در معرض هوا قرار گرفتن، عامل مهمی در نظر گرفته می‌شود که بر تعامل آن با مواد خاص تأثیر می‌گذارد. این تمایل اسیدی به پتانسیل خورندگی آن در برابر فلزاتی مانند فولاد کربنی، مس و چدن کمک می‌کند، زیرا آب به دنبال بازیابی تعادل با حل کردن یون‌ها از محیط اطراف خود است.
• رسانایی الکتریکی: یکی از ویژگی‌های تعیین‌کننده آب دمینرالیزه، رسانایی الکتریکی بسیار کم آن است که نتیجه مستقیم عدم وجود تقریباً کامل یون‌های محلول است. این یون‌ها مسئول حمل جریان الکتریکی در آب هستند. رسانایی معمولاً کمتر از 2 میلی‌سیمنس بر متر است و در بسیاری از موارد، می‌تواند حتی کمتر باشد و به زیر 1 میکروسیمنس بر سانتی‌متر برسد. استاندارد ASTM D1193 حداکثر حد رسانایی 5 میکروسیمنس بر سانتی‌متر را برای آب دمینرالیزه تعیین می‌کند. با این حال، این استاندارد آب معرف را بیشتر به انواع مختلف (نوع I، II، III و IV) طبقه‌بندی می‌کند که هر کدام دارای محدودیت‌های رسانایی فزاینده‌ای هستند. برای مثال، آب نوع I، بالاترین درجه خلوص، حداکثر رسانایی تنها 0.055 میکروسیمنس بر سانتی‌متر دارد، در حالی که نوع IV تا 5 میکروسیمنس بر سانتی‌متر را مجاز می‌داند. این یک اصل اساسی است که رسانایی الکتریکی آب مستقیماً با غلظت مواد جامد محلول (یون‌ها) موجود متناسب است. بنابراین، رسانایی بسیار کم آب دمینرالیزه به عنوان شاخصی قابل اعتماد از خلوص بالای آن عمل می‌کند. جالب توجه است که رسانایی آب دیونیزه پس از تصفیه با پلاسمای کم‌دما می‌تواند به طور قابل توجهی افزایش یابد، همانطور که در مشاهده شده است، که نشان‌دهنده ورود یون‌های بیشتر از طریق این فرآیند است. رسانایی الکتریکی نه تنها یک ویژگی، بلکه یک معیار اصلی برای ارزیابی کیفیت آب دمینرالیزه است. گزارش باید به درجات مختلف آب دمینرالیزه طبقه‌بندی شده توسط استانداردهایی مانند ASTM D1193 بپردازد و الزامات رسانایی خاص برای کاربردهای مختلف در صنایع مختلف را برجسته کند. این امر درک روشنی از سطوح خلوص قابل دستیابی و ضروری برای مصارف مختلف ارائه می‌دهد.
• خواص شیمیایی: از نظر شیمیایی، آب دمینرالیزه با تقریباً 100٪ عاری بودن از مواد معدنی و نمک‌های محلول مشخص می‌شود. این شامل یون‌های رایج مانند کلسیم (Ca²⁺)، منیزیم (Mg²⁺)، سدیم (Na⁺)، کلرید (Cl⁻)، سولفات (SO₄²⁻)، نیترات (NO₃⁻) و بی‌کربنات (HCO₃⁻) و همچنین مقادیر کمی از سایر مواد معدنی مانند آهن، مس، پتاسیم و سیلیس است. محتوای کل مواد جامد محلول (TDS) در آب دمینرالیزه معمولاً بسیار کم است، عموماً زیر 5 میلی‌گرم در لیتر، و در برخی موارد، بسته به فناوری تصفیه مورد استفاده، می‌تواند حتی کمتر و به زیر 10 میلی‌گرم در لیتر برسد. در حالی که از نظر محتوای معدنی بسیار خالص است، آب دمینرالیزه تولید شده از طریق روش‌هایی مانند دیونیزاسیون ممکن است همچنان حاوی آلاینده‌های آلی مانند ویروس‌ها یا باکتری‌ها باشد، زیرا این مولکول‌های غیر باردار به طور موثر توسط رزین‌های تبادل یونی حذف نمی‌شوند. تقطیر و اسمز معکوس به طور کلی در حذف این نوع آلاینده‌ها موثرتر هستند (²). پارامترهای شیمیایی خاص که اغلب برای اطمینان از کیفیت اندازه‌گیری می‌شوند عبارتند از باقیمانده کم در اثر تبخیر (به عنوان مثال، کمتر از 10 میلی‌گرم در لیتر در)، حداقل محتوای سیلیس (به عنوان مثال، حداکثر 0.1 ppm در)، سطوح بسیار پایین کربن آلی کل (به عنوان مثال، حداکثر 1 ppm در) و حداقل غلظت یون‌هایی مانند کلرید (به عنوان مثال، حداکثر 3 ppm). وجود فلزات سنگین و سایر عناصر کمیاب نیز معمولاً بسیار کم است (به عنوان مثال، کمتر از 0.1 ppm برای فلزات سنگین). یکی دیگر از خواص شیمیایی قابل توجه، پتانسیل اکسیداسیون-احیا است که نزدیک به صفر است و نشان‌دهنده عدم وجود مواد محلول است که به راحتی واکنش‌های اکسیداسیون یا احیا را القا می‌کنند. اگرچه دمینرالیزاسیون به طور موثر ناخالصی‌های معدنی (نمک‌ها و مواد معدنی) را حذف می‌کند، گزارش باید تأکید کند که آب حاصل ممکن است کاملاً خالص نباشد، به ویژه در مورد آلاینده‌های آلی. انتخاب روش تصفیه به طور قابل توجهی بر وجود این ناخالصی‌های غیر یونی تأثیر می‌گذارد. برای کاربردهایی که در آن استریلیته از اهمیت بالایی برخوردار است، مانند تولید داروسازی یا برخی از مراحل حساس آزمایشگاهی، گزارش باید بر لزوم استفاده از روش‌های تصفیه که به طور موثر آلاینده‌های یونی و آلی را حذف می‌کنند، یا مراحل استریلیزاسیون اضافی تأکید کند.

4. کاربردهای آب DM در صنایع مختلف

• صنایع داروسازی و آرایشی و بهداشتی: آب دمینرالیزه یک جزء اساسی در صنعت داروسازی است و به عنوان ماده اولیه، ماده تشکیل‌دهنده و حلال در تولید طیف گسترده‌ای از محصولات دارویی عمل می‌کند.² خلوص بالای آن تضمین می‌کند که هیچ ماده ناخواسته با اثربخشی یا ایمنی داروها تداخل ایجاد نمی‌کند. از آن در تولید آب تزریقی، فرمولاسیون دارویی، مایعات داخل وریدی و برای رقیق کردن و تهیه محیط کشت و مواد شستشو استفاده می‌شود.¹⁴ علاوه بر این، نقش حیاتی در تمیز کردن و ضدعفونی کردن تجهیزات، ظروف و تاسیسات تولیدی برای حفظ محیط بهداشتی و جلوگیری از آلودگی دارد. آب دمینرالیزه در فرآیندهای استریلیزاسیون مانند اتوکلاوها و تونل‌های استریلیزاسیون ضروری است و استریلیته محصولات و تجهیزات دارویی را تضمین می‌کند.

 همچنین برای تنظیم فرمولاسیون به منظور دستیابی به غلظت، pH یا اسمولالیته مورد نظر استفاده می‌شود و در سنتز مواد دارویی فعال (API) و توسعه فرمولاسیون نقش دارد. آزمایشگاه‌های کنترل کیفیت و آزمایش‌های تحلیلی نیز برای تهیه استانداردها و معرف‌ها به آب دمینرالیزه متکی هستند. در صنعت آرایشی و بهداشتی، آب دمینرالیزه (که اغلب به عنوان "آکوا" برچسب‌گذاری می‌شود) به طور گسترده در فرمولاسیون محصولات مختلف از جمله لوسیون‌ها، کرم‌ها، ماسک‌ها و تونرها استفاده می‌شود تا کیفیت و ایمنی مواد تشکیل‌دهنده کنترل شده و اعتماد برند و رضایت مصرف‌کننده افزایش یابد.

 خلوص بالای آب ثبات و عملکرد فرمولاسیون‌های آرایشی را در طول زمان تضمین می‌کند. نیاز صنعت داروسازی به آب دمینرالیزه ناشی از الزامات قانونی سختگیرانه و نیاز حیاتی به جلوگیری از آلودگی در محصولاتی است که برای استفاده انسانی در نظر گرفته شده‌اند. گزارش باید به درجات مختلف آب مورد نیاز (به عنوان مثال، آب خالص USP، آب برای تزریق) و چگونگی تنظیم روش‌های تولید آب دمینرالیزه برای برآورده کردن این استانداردهای خاص، از جمله نیاز به سطوح پایین میکروبی و اندوتوکسین، تأکید کند.

• تولید الکترونیک: آب دمینرالیزه در صنعت تولید الکترونیک، به ویژه برای شستشو و آبکشی بردهای مدار چاپی و سایر قطعات حساس الکترونیکی بسیار ضروری است. خلوص و رسانایی کم آب برای حذف بقایای شار، آلاینده‌ها و ذراتی که می‌توانند بر عملکرد و قابلیت اطمینان دستگاه‌های الکترونیکی تأثیر منفی بگذارند، حیاتی است. همچنین در تولید نیمه‌هادی‌ها و تراشه‌های کامپیوتری که حتی مقادیر بسیار کم آلودگی یونی می‌تواند منجر به خرابی مدار شود، ضروری است. علاوه بر تمیز کردن، آب دمینرالیزه برای رقیق کردن و مخلوط کردن مواد شیمیایی مورد استفاده در این صنعت، در سیستم‌های تولید بخار و خنک‌کننده برای تجهیزات تولید و در روش‌های مختلف تحلیلی و آزمایشی برای اطمینان از نتایج دقیق استفاده می‌شود.

اتکای صنعت الکترونیک به آب دمینرالیزه اساساً به دلیل حساسیت شدید قطعات الکترونیکی به آلودگی یونی و ذراتی است. گزارش باید به انواع خاصی از آلاینده‌هایی که می‌توانند مشکل ایجاد کنند (به عنوان مثال، یون‌های فلزی که منجر به اتصال کوتاه می‌شوند) و سطوح خلوص بسیار بالا مورد نیاز که اغلب به ترکیبی از فناوری‌های تصفیه نیاز دارد، بپردازد.

• کاربردهای آزمایشگاهی و تحقیقاتی: در آزمایشگاه‌ها، آب دمینرالیزه یک معرف و حلال اساسی است که برای طیف گسترده‌ای از کاربردها استفاده می‌شود. از آن به عنوان حلال برای تهیه محلول‌ها و بافرها، برای رقیق کردن غلظت‌های شیمیایی و در اتوکلاوها برای استریل کردن تجهیزات و افزایش طول عمر محفظه‌ها استفاده می‌شود. همچنین برای تمیز کردن ظروف شیشه‌ای و سایر تجهیزات حساس آزمایشگاهی برای اطمینان از عدم باقی ماندن بقایای آلوده‌کننده که می‌تواند بر آزمایش‌ها تأثیر بگذارد، حیاتی است. آب دمینرالیزه برای آزمایش‌های تحلیلی و آزمایش‌های تحقیقاتی مختلف که در آن وجود یون‌ها یا سایر ناخالصی‌های موجود در آب می‌تواند نتایج را مخدوش کند یا در واکنش‌های شیمیایی تداخل ایجاد کند، ضروری است. علاوه بر این، در کاربردهای تخصصی مانند کشت سلولی و مطالعات بیولوژیکی، طیف‌سنجی و میکروسکوپی و برای کالیبراسیون و استانداردسازی ابزارهای pH استفاده می‌شود. نیاز آزمایشگاه‌ها به آب دمینرالیزه ناشی از نیاز به یک حلال خالص و بی‌اثر است که هیچ آلاینده‌ای را وارد نکند یا در نتایج تجربی تداخل ایجاد نکند. گزارش باید به درجات مختلف آب معرف آزمایشگاهی (به عنوان مثال، نوع I، نوع II طبق ASTM D1193) و کاربردهای خاص آنها بر اساس سطح خلوص مورد نیاز برای انواع مختلف تجزیه‌ها و آزمایش‌ها اشاره کند.
• تولید برق: آب دمینرالیزه نقش حیاتی در تولید برق ایفا می‌کند، عمدتاً به عنوان آب تغذیه دیگ بخار برای تولید بخار در نیروگاه‌ها و پالایشگاه‌ها. عدم وجود مواد معدنی محلول برای جلوگیری از تشکیل رسوب در سطوح انتقال حرارت دیگ‌های بخار و خوردگی توربین‌های فشار قوی، تضمین عملکرد کارآمد و قابل اعتماد ضروری است. همچنین در سیستم‌های خنک‌کننده داخل نیروگاه‌ها و در موتورهای توربین گازی استفاده می‌شود. نیازهای سختگیرانه صنعت برق برای کیفیت آب مستقیماً با نیاز به محافظت از تجهیزات بسیار گران‌قیمت و حیاتی در برابر آسیب مرتبط است. گزارش باید به استانداردهای کیفیت خاص برای آب تغذیه دیگ بخار، مانند محدودیت‌های سیلیس، رسانایی و سایر یون‌ها بپردازد و توضیح دهد که چگونه این استانداردها به جلوگیری از مشکلات عملیاتی و تضمین ایمنی و کارایی تولید برق کمک می‌کنند.⁵
• صنعت خودرو: آب دمینرالیزه کاربردهای مختلفی در صنعت خودرو دارد، از جمله استفاده در باتری‌های اسید سرب برای جلوگیری از تجمع مواد معدنی که می‌تواند عمر باتری را کوتاه کند و در سیستم‌های خنک‌کننده خودروها و هواپیماها برای جلوگیری از خوردگی و تشکیل رسوب. همچنین یک جزء کلیدی در مایع شیشه‌شوی خودرو است. علاوه بر این، آب دمینرالیزه به طور فزاینده‌ای در کارواش‌ها به عنوان آبکشی نهایی برای جلوگیری از ایجاد لکه‌های آب روی سطوح خودرو استفاده می‌شود و ظاهری بکر و بدون لکه را تضمین می‌کند. همچنین در روش‌های آزمایش خودرو و در مراحل خاصی از فرآیند رنگ‌آمیزی خودرو برای اطمینان از سطح تمیز و صاف برای چسبندگی و کیفیت نهایی رنگ بهینه استفاده می‌شود. صنعت خودرو از خلوص آب دمینرالیزه برای جلوگیری از مشکلات مربوط به مواد معدنی که می‌تواند عملکرد و طول عمر خودروها را به خطر بیندازد و همچنین برای بهبود کیفیت ظاهری رنگ خودرو استفاده می‌کند. گزارش باید مزایای خاص در هر یک از این کاربردها، مانند جلوگیری از خوردگی در سیستم‌های خنک‌کننده و اطمینان از آبکشی بدون لکه در کارواش‌ها را برجسته کند تا ارزش پیشنهادی برای این بخش را نشان دهد.
• صنایع غذایی و نوشیدنی: آب دمینرالیزه در صنایع غذایی و نوشیدنی برای اهداف مختلفی از جمله ضدعفونی کردن ظروف و تجهیزات برای حفظ بهداشت و جلوگیری از آلودگی بسیار مهم است. همچنین به عنوان یک ماده تشکیل‌دهنده در برخی از محصولات غذایی و نوشیدنی و برای آبکشی مواد اولیه و محصولات نهایی استفاده می‌شود. در برخی از کاربردهای فرآوری مواد غذایی، آب دمینرالیزه با تکنیک‌های فیلتراسیون غشایی ترکیب می‌شود تا نه تنها مواد معدنی بلکه مواد آلی، باکتری‌ها، ویروس‌ها و سایر آلاینده‌های بالقوه را نیز حذف کند. استفاده از آب دمینرالیزه با خلوص بالا برای حفظ کیفیت و ایمنی محصولات غذایی و نوشیدنی و اطمینان از رعایت مقررات و استانداردهای سختگیرانه ایمنی مواد غذایی ضروری است. همچنین می‌تواند به عنوان آب تغذیه دیگ بخار در کارخانه‌های فرآوری مواد غذایی که از بخار برای گرمایش یا استریلیزاسیون استفاده می‌کنند، استفاده شود. نگرانی اصلی صنعت غذا و نوشیدنی ایمنی مصرف‌کننده و کیفیت محصول است. گزارش باید مقررات خاص (به عنوان مثال، دستورالعمل‌های FDA، WHO ذکر شده ) که استانداردهای کیفیت آب برای این بخش را تعیین می‌کنند و چگونگی کمک آب دمینرالیزه به تولیدکنندگان در برآورده کردن این الزامات، به ویژه در مورد عدم وجود آلاینده‌های مضر و جلوگیری از تغییر طعم ناشی از محتوای معدنی، را برجسته کند.
• سایر کاربردهای صنعتی و تجاری: آب دمینرالیزه طیف گسترده‌ای از کاربردهای دیگر را در بخش‌های مختلف دارد. در سیستم‌های برش و خنک‌کننده لیزری برای جلوگیری از تجمع مواد معدنی که می‌تواند بر عملکرد تأثیر بگذارد و در کپسول‌های آتش‌نشانی استفاده می‌شود. در صنعت تمیزکاری، برای محصولات تمیزکننده شیشه تجاری به دلیل عدم ایجاد لکه یا رگه آب ترجیح داده می‌شود. علاقه‌مندان به آکواریوم از آن برای کنترل سطح pH و جلوگیری از عدم تعادل مضر مواد معدنی برای زندگی آبزیان حساس استفاده می‌کنند. همچنین معمولاً در کاربردهای بخار مانند اتوها و دستگاه‌های بخور برای جلوگیری از تجمع رسوب معدنی که می‌تواند به این وسایل آسیب برساند، استفاده می‌شود. برج‌های خنک‌کننده در تنظیمات صنعتی مختلف از آب دمینرالیزه برای به حداقل رساندن رسوب‌گذاری و بهبود کارایی استفاده می‌کنند. سایر موارد استفاده شامل فرآیندهای آبکاری، عملیات معدن و به عنوان حلال در کاربردهایی مانند پوشش‌دهی الکترونیکی است که در آن به عنوان حامل جامدات رنگ عمل می‌کند. آب دمینرالیزه به دلیل رسانایی کم آن به عنوان الکترولیت باتری نیز استفاده می‌شود و در باغبانی و کشاورزی برای آبیاری و تهیه محلول‌های مغذی به دلیل عاری بودن از مواد شیمیایی مضر و نمک‌های محلول مناسب است. در زمینه پزشکی، در کاربردهایی مانند دیالیز کلیه استفاده می‌شود.

5. مزایای استفاده از آب DM

• جلوگیری از رسوب و خوردگی: یکی از مزایای اصلی استفاده از آب دمینرالیزه، توانایی آن در جلوگیری از تشکیل رسوب در سیستم‌های مختلف از جمله دیگ‌های بخار، برج‌های خنک‌کننده، لوله‌ها و سایر تجهیزات صنعتی است. این رسوبات معدنی می‌توانند به طور قابل توجهی راندمان انتقال حرارت را کاهش دهند، جریان را محدود کرده و منجر به خرابی تجهیزات شوند. علاوه بر این، عدم وجود یون‌های معدنی واکنش‌پذیر در آب دمینرالیزه به حداقل رساندن خوردگی قطعات فلزی در این سیستم‌ها کمک می‌کند و طول عمر آن‌ها را افزایش داده و نیاز به تعویض مکرر را کاهش می‌دهد. برای مثال، ماهیت نسبتاً بی‌اثر آن به جلوگیری از زنگ زدن در قطعات فلزی کمک می‌کند. جلوگیری از رسوب و خوردگی از طریق استفاده از آب دمینرالیزه مستقیماً به مزایای اقتصادی قابل توجهی برای صنایع منجر می‌شود. با کاهش نیاز به تعمیر و نگهداری، به حداقل رساندن زمان توقف برای تعمیرات و افزایش طول عمر عملیاتی تجهیزات گران‌قیمت مانند دیگ‌های بخار و توربین‌ها (همانطور که در و مشاهده می‌شود)، شرکت‌ها می‌توانند در طول زمان به صرفه‌جویی قابل توجهی در هزینه دست یابند. گزارش باید بر این مزایای اقتصادی بلندمدت تأکید کند.
• خلوص بالا برای کاربردهای حساس: آب دمینرالیزه سطح خلوص فوق‌العاده بالایی را ارائه می‌دهد و آن را برای کاربردهایی که حتی مقادیر بسیار کم ناخالصی‌های معدنی می‌تواند اثرات نامطلوبی داشته باشد، ضروری می‌سازد. در آزمایشگاه‌ها، از تداخل یون‌ها یا سایر مواد محلول جلوگیری می‌کند و نتایج دقیق و قابل اعتمادی را تضمین می‌کند و یکپارچگی تجزیه‌ها، آزمایش‌ها و محصولات نهایی را حفظ می‌کند. صنایع داروسازی و آرایشی و بهداشتی برای کنترل کیفیت و ایمنی محصولات خود به این خلوص بالا متکی هستند، در حالی که در تولید الکترونیک، برای جلوگیری از آلودگی و تضمین قابلیت اطمینان دستگاه‌های ظریف الکترونیکی حیاتی است. موضوع مشترک در این صنایع حساس، نیاز به یک "صفحه خالی" است - یک حلال یا معرف که هیچ متغیر یا آلاینده ناخواسته‌ای را وارد نکند. گزارش باید نمونه‌های خاصی را ارائه دهد، مانند استفاده از آب دمینرالیزه در تجزیه و تحلیل HPLC در آزمایشگاه‌ها یا در تولید ویفرهای نیمه‌هادی در تولید الکترونیک، تا نقش حیاتی خلوص بالا را نشان دهد.
• بهبود کارایی و افزایش طول عمر تجهیزات: آب دمینرالیزه با حذف تجمع مواد معدنی، به طور قابل توجهی کارایی تبادل حرارت را در سیستم‌هایی مانند دیگ‌های بخار و برج‌های خنک‌کننده افزایش می‌دهد. این بهبود کارایی می‌تواند منجر به کاهش مصرف انرژی و هزینه‌های عملیاتی پایین‌تر شود. علاوه بر این، با جلوگیری از خوردگی و تجمع رسوبات معدنی، آب دمینرالیزه به افزایش طول عمر عملیاتی انواع مختلف تجهیزات صنعتی و تجاری کمک می‌کند. این امر دفعات تعمیرات و تعویض‌های پرهزینه را کاهش می‌دهد. استفاده از آب دمینرالیزه همچنین می‌تواند نیاز به مواد شیمیایی تصفیه آب را که معمولاً برای کنترل رسوب و خوردگی در سیستم‌های با استفاده از آب تصفیه نشده استفاده می‌شوند، کاهش دهد. مزایای بهبود کارایی و افزایش طول عمر تجهیزات مستقیماً به صرفه‌جویی قابل توجه در هزینه برای صنایع منجر می‌شود. گزارش می‌تواند ارقام تخمینی یا مطالعات موردی (در صورت وجود از قطعات یا از طریق استدلال فرضی بیشتر بر اساس دانش عمومی صنعتی) برای نشان دادن بزرگی این صرفه‌جویی در هزینه‌ها در کاربردهای خاص، مانند کاهش مصرف سوخت در نیروگاه‌ها به دلیل تمیزتر بودن لوله‌های دیگ بخار، ارائه دهد.
• سایر مزایا: رسانایی الکتریکی کم آن را برای استفاده به عنوان الکترولیت باتری، افزایش عمر باتری و بهبود عملکرد و در برخی کاربردهای الکتروشیمیایی مناسب می‌سازد. سیستم‌های تولید آب دمینرالیزه را می‌توان برای تولید آب با سطوح خلوص مختلف به منظور برآورده کردن الزامات خاص کاربردهای مختلف سفارشی کرد. به دلیل عاری بودن از یون‌های سختی، هیچ اثری در هنگام تمیز کردن باقی نمی‌گذارد و برای تمیز کردن بدون لکه، مانند کارواش‌ها و تمیز کردن شیشه، ایده‌آل است. خاصیت نسبتاً بی‌اثر آن از زنگ زدن جلوگیری می‌کند. در باغبانی و کشاورزی می‌توان از آن برای آبیاری ایمن و تهیه محلول‌های مغذی استفاده کرد زیرا از مواد شیمیایی مضر و نمک‌های محلول عاری است. می‌تواند به عنوان یک حامل موثر برای جامدات رنگ در کاربردهای تخصصی مانند پوشش‌دهی الکترونیکی عمل کند. بسته به روش تولید و مقیاس، آب دمینرالیزه گاهی اوقات می‌تواند با هزینه عملیاتی کمتری نسبت به سایر روش‌های تولید آب با خلوص بالا مانند تقطیر تولید شود. سیستم‌های دمینرالیزاسیون را می‌توان برای استفاده از منابع انرژی پایدار، مانند انرژی خورشیدی، طراحی کرد و مزایای زیست‌محیطی آن‌ها را بیشتر افزایش داد.

6. معایب و خطرات بالقوه آب DM

• اثرات مصرف بر سلامتی: یکی از معایب قابل توجه آب دمینرالیزه این است که به دلیل حذف مواد معدنی ضروری که برای سلامتی انسان مفید هستند، برای مصرف منظم انسان توصیه نمی‌شود. مصرف طولانی‌مدت می‌تواند منجر به کمبود عناصر کمیاب مانند کلسیم، پتاسیم و منیزیم شود که برای عملکردهای مختلف بدن حیاتی هستند و به طور بالقوه بر سلامت و رشد کلی تأثیر می‌گذارند. به طور خاص، عدم وجود منیزیم با مشکلات جدی سلامتی مانند بیماری نورون حرکتی، پره اکلامپسی در زنان باردار و افزایش خطر مرگ و میر نوزادان در صورت مصرف منظم آب دمینرالیزه مرتبط شده است. همچنین ممکن است باعث کم‌آبی و سایر مشکلات سلامتی شود. به دلیل کمبود یون‌ها، آب دمینرالیزه ممکن است حتی مواد معدنی ضروری را از بدن در هنگام مصرف جذب کند. بسیاری از افراد طعم آن را صاف یا بی‌مزه می‌دانند که می‌تواند منجر به کاهش مصرف آب شود. علاوه بر این، ممکن است در مقایسه با آب حاوی مواد معدنی، در رفع تشنگی به اندازه کافی موثر نباشد. همچنین خطر افزایش مصرف فلزات سنگین سمی وجود دارد. آب کم‌معدنی می‌تواند در حل کردن فلزات از لوله‌ها و مواد ذخیره‌سازی فعال‌تر باشد و منجر به غلظت‌های بالاتر فلز در آب شود. علاوه بر این، کمبود کلسیم و منیزیم ممکن است ظرفیت محافظتی بدن در برابر فلزات سنگین را کاهش دهد. همچنین می‌تواند باعث افزایش دفع ادرار شده و منجر به عدم تعادل الکترولیت‌ها در بدن شود. شواهد قاطع از متخصصان بهداشت و سازمان‌هایی مانند WHO نشان می‌دهد که خطرات سلامتی قابل توجهی با مصرف منظم آب دمینرالیزه به دلیل کمبود مواد معدنی ضروری و پتانسیل برهم زدن تعادل معدنی بدن مرتبط است. گزارش باید به شدت در مورد استفاده از آن به عنوان منبع اصلی آب آشامیدنی هشدار دهد و توصیه کند که برای راهنمایی در مورد هیدراتاسیون، به ویژه برای افراد با نیازهای غذایی خاص یا شرایط سلامتی، با متخصصان بهداشت مشورت شود.
• خواص خورندگی: آب دمینرالیزه می‌تواند خواص خورندگی در برابر برخی فلزات، به ویژه فولاد کربنی، مس و چدن از خود نشان دهد. این به این دلیل است که آب در خالص‌ترین شکل خود از نظر شیمیایی فعال است و به دنبال حل کردن یون‌ها برای رسیدن به تعادل است. می‌تواند یون‌های فلزی را از لوله‌ها و مخازن ذخیره‌سازی ساخته شده از این مواد جذب کند. فرآیند دیونیزاسیون خود باعث واکنش‌پذیری بیشتر آب می‌شود. به راحتی گازهای موجود در جو، به ویژه دی اکسید کربن (CO₂) را جذب می‌کند که حل شده و اسید کربنیک تشکیل می‌دهد. این امر pH آب را کاهش داده و آن را کمی اسیدی‌تر و در نتیجه خورنده‌تر برای فلزات حساس می‌کند. در مقابل، فولاد ضد زنگ به طور کلی مقاومت خوبی در برابر خوردگی توسط آب دمینرالیزه نشان می‌دهد زیرا لایه‌ای از اکسید کروم دارد. پتانسیل خورندگی آب دمینرالیزه در برابر فلزات خاص پیامدهای مهمی برای مواد مورد استفاده در سیستم‌های آب دمینرالیزه، از جمله لوله‌کشی، مخازن ذخیره‌سازی و تجهیزات فرآوری دارد. گزارش باید بر لزوم انتخاب دقیق مواد، مانند انتخاب فولاد ضد زنگ یا استفاده از پوشش‌های محافظ مناسب، برای جلوگیری از خوردگی سیستم و آلودگی آب دمینرالیزه تأکید کند.
• پتانسیل آلودگی باکتریایی یا آلی: یک محدودیت کلیدی فرآیند دیونیزاسیون این است که عمدتاً یون‌های باردار (مواد معدنی) را حذف می‌کند اما به طور موثر آلاینده‌های آلی غیر باردار مانند باکتری‌ها، ویروس‌ها، تک‌یاخته‌ها یا سایر مواد شیمیایی آلی را از بین نمی‌برد. در مقابل، تقطیر یک روش خالص‌سازی جامع‌تر است که به دلیل دمای بالای دخیل در فرآیند جوشاندن، به طور موثر این نوع آلاینده‌ها را حذف می‌کند. برای رفع این محدودیت، فرآیندهای دمینرالیزاسیون را می‌توان با سایر فناوری‌های تصفیه آب، مانند فیلتراسیون غشایی (از جمله اسمز معکوس و نانوفیلتراسیون) ترکیب کرد که می‌تواند به طور موثر مواد آلی، باکتری‌ها و ویروس‌ها را حذف کند. برای کاربردهایی که نیاز به آب عاری از آلاینده‌های یونی و آلی دارند، یا در مواردی که استریلیته اهمیت دارد (به عنوان مثال، تولید داروسازی، کشت سلولی در آزمایشگاه‌ها)، گزارش باید بر لزوم استفاده از روش‌های تصفیه فراتر از دیونیزاسیون ساده یا استفاده از مراحل استریلیزاسیون اضافی مانند تابش UV یا فیلتراسیون با فیلترهای با اندازه منافذ بسیار ریز تأکید کند. انتخاب روش باید با الزامات خلوص خاص کاربرد مطابقت داشته باشد.
• سایر معایب: هزینه اولیه برای راه‌اندازی سیستم‌های دمینرالیزاسیون بسته به مقیاس و فناوری مورد استفاده می‌تواند بالا باشد. این سیستم‌ها برای اطمینان از عملکرد بهینه و کیفیت آب نیاز به نظارت و نگهداری منظم دارند . آب دمینرالیزه حساس است و به راحتی آلاینده‌ها را از جو یا ظروف ذخیره‌سازی جذب می‌کند، بنابراین برای حفظ خلوص آن نیاز به ذخیره‌سازی مناسب است. همچنین شایان ذکر است که آب دمینرالیزه ممکن است برای همه انواع تجهیزات مناسب نباشد، اگرچه قطعات اطلاعاتی جزئیات خاصی را در این مورد ارائه نمی‌دهند.

7. استانداردها و مقررات کیفیت آب DM

• استانداردهای صنعت داروسازی: صنعت داروسازی از استانداردهای کیفیت سختگیرانه‌ای برای آب مورد استفاده در تولید داروها و وسایل پزشکی پیروی می‌کند، همانطور که در فارماکوپه‌ها مانند فارماکوپه ایالات متحده (USP) و فارماکوپه اروپا (EP) تشریح شده است. USP درجات مختلفی از آب را برای استفاده دارویی تعریف می‌کند، از جمله آب خالص و آب برای تزریق (WFI)، که هر کدام دارای الزامات خاصی برای خلوص شیمیایی و میکروبی هستند. این الزامات شامل محدودیت‌هایی برای رسانایی، کربن آلی کل (TOC)، اندوتوکسین‌های باکتریایی و شمارش میکروبی است. EP نیز استانداردهای کیفیت مشابهی برای آب مورد استفاده در تولید داروسازی ارائه می‌دهد. برای ارائه درک روشنی از معیارهای کیفیت در صنعت داروسازی، گزارش باید جدولی را شامل کند که پارامترهای کیفیت کلیدی (به عنوان مثال، رسانایی، TOC، اندوتوکسین‌ها، شمارش میکروبی) برای آب خالص USP و آب برای تزریق USP و همچنین محدودیت‌های مربوطه آن‌ها را همانطور که در USP و EP مشخص شده است، خلاصه کند. این امر استانداردهای سختگیرانه‌ای را که آب دمینرالیزه مورد استفاده در این بخش باید رعایت کند، برجسته خواهد کرد.
• استانداردهای صنعت الکترونیک: صنایع الکترونیک و نیمه‌هادی نیز استانداردهای کیفیت خاصی برای آب فوق‌العاده خالصی که در فرآیندهای تولید خود استفاده می‌کنند، دارند. ASTM D1193-06 استانداردهایی را برای آب معرف آزمایشگاهی ارائه می‌دهد که اغلب در الکترونیک اعمال می‌شوند و آب را بر اساس پارامترهایی مانند مقاومت، رسانایی، TOC و غلظت یون‌های خاص به چهار نوع طبقه‌بندی می‌کند. علاوه بر این، ASTM D5127 توصیه‌هایی را به طور خاص برای کیفیت آب در تولید الکترونیک و نیمه‌هادی ارائه می‌دهد و هفت طبقه‌بندی آب را بر اساس عرض خط دستگاه‌های تولید شده شرح می‌دهد. ISO 23321 اصطلاحات و تعاریف مربوط به آب دمینرالیزه مورد استفاده در کاربردهای مختلف، از جمله الکترونیک را ارائه می‌دهد. اهمیت حیاتی کیفیت آب در این بخش ناشی از نیاز به جلوگیری از آلودگی یونی و ذراتی است که می‌تواند منجر به نقص در قطعات الکترونیکی حساس شود. برای نشان دادن الزامات خلوص خاص برای صنعت الکترونیک، گزارش باید جدولی را شامل کند که پارامترهای کیفیت کلیدی آب و محدودیت‌های آن‌ها را طبق استانداردهای مربوطه مانند ASTM D1193 (انواع I و II که معمولاً استفاده می‌شوند) خلاصه کند و به طور بالقوه الزامات خلوص فوق‌العاده بالا ذکر شده در ASTM D5127 برای تولید پیشرفته نیمه‌هادی را برجسته کند.
• استانداردهای آب معرف آزمایشگاهی: آزمایشگاه‌ها در سراسر جهان برای اطمینان از کیفیت آب مورد استفاده در آزمایش‌ها و تجزیه‌ها به استانداردهای established متکی هستند. ASTM D1193-06 یک استاندارد شناخته شده است که آب معرف آزمایشگاهی را بر اساس سطوح خلوص آن به چهار نوع (نوع I، II، III و IV) طبقه‌بندی می‌کند که توسط پارامترهایی مانند مقاومت، رسانایی، TOC و محدودیت‌های یون خاص تعریف می‌شوند. موسسه استانداردها و دستورالعمل‌های آزمایشگاهی بالینی (CLSI) نیز دستورالعمل‌هایی را برای آب معرف آزمایشگاهی بالینی (CLRW) ارائه می‌دهد که اغلب در محیط‌های بالینی استفاده می‌شوند. این استانداردها به آزمایشگاه‌ها کمک می‌کنند تا درجه مناسب آب را برای کاربردهای خاص خود انتخاب کنند و نتایج دقیق و قابل اعتماد را تضمین کنند. برای ارائه یک مرجع واضح برای متخصصان آزمایشگاه، گزارش باید جدولی را شامل کند که پارامترهای کیفیت کلیدی و محدودیت‌های آن‌ها را برای انواع مختلف آب معرف آزمایشگاهی طبق تعریف ASTM D1193 (انواع I، II و III برای کاربردهای حیاتی مناسب‌تر هستند) و به طور بالقوه دستورالعمل‌های CLRW خلاصه کند. این امر به عنوان راهنمایی عملی برای انتخاب کیفیت مناسب آب برای روش‌های مختلف آزمایشگاهی عمل خواهد کرد.
• استانداردهای نیروگاه: صنعت تولید برق دارای استانداردهای کیفیت خاصی برای آب دمینرالیزه مورد استفاده به عنوان آب تغذیه دیگ بخار برای جلوگیری از رسوب، خوردگی و سایر مشکلاتی است که می‌توانند کارایی و قابلیت اطمینان نیروگاه‌ها را مختل کنند (¹⁵). این استانداردها اغلب توسط سازمان‌هایی مانند EN (هنجارهای اروپا) و VGB (انجمن فنی آلمان برای تولید برق و حرارت) تعریف می‌شوند. برای مثال، EN 12952-12 و VGB-M 407 الزامات کیفیت آب دمینرالیزه را بر اساس پارامترهایی مانند رسانایی الکتریکی، غلظت سدیم، غلظت اسید سیلیسیک و کربن آلی محلول (DOC) تعیین می‌کنند. برای ارائه راهنمایی خاص برای صنعت برق، گزارش باید جدولی را شامل کند که پارامترهای کیفیت کلیدی و محدودیت‌های آن‌ها را برای آب دمینرالیزه طبق استانداردهایی مانند EN 12952-12 و VGB-M 407 خلاصه کند. این امر الزامات حیاتی کیفیت آب برای اطمینان از عملکرد ایمن و کارآمد تاسیسات تولید برق را برجسته خواهد کرد.

8. اقدامات احتیاطی ایمنی، جابجایی و نگهداری آب DM

• اقدامات احتیاطی ایمنی: به طور کلی، آب دمینرالیزه در شرایط استفاده عادی غیر خطرناک در نظر گرفته می‌شود. با این حال، اطمینان از اینکه آب در طول تولید، جابجایی یا ذخیره‌سازی با سایر مواد خطرناک آلوده نشده باشد، بسیار مهم است. هنگام جابجایی آب دمینرالیزه باید اقدامات احتیاطی ایمنی استاندارد آزمایشگاهی و صنعتی، از جمله اجتناب از تماس مستقیم با چشم و پوست، رعایت شود. در صورت تماس با چشم، چشم آسیب‌دیده باید بلافاصله با مقدار زیادی آب شسته شود. به طور مشابه، در صورت تماس با پوست، ناحیه باید با آب و صابون شسته شود. در حالی که استنشاق به دلیل ماهیت غیر فرار آب معمولاً خطرناک نیست، اطمینان از تهویه مناسب در فضاهای بسته همیشه یک عمل خوب است. در صورت بلعیدن آب دمینرالیزه، معمولاً شستشوی دهان و نوشیدن آب کافی است، اما در صورت احساس ناخوشی باید به پزشک مراجعه شود. اگرچه آب دمینرالیزه ذاتاً خطرناک نیست، نگرانی اصلی ایمنی حفظ خلوص آن و جلوگیری از آلودگی است. گزارش باید بر اهمیت رعایت رویه‌های بهداشتی استاندارد آزمایشگاهی و صنعتی، از جمله استفاده از تجهیزات حفاظت فردی مناسب هنگام جابجایی آب دمینرالیزه، به ویژه در محیط‌هایی که خطر تماس با سایر مواد وجود دارد، تأکید کند.
• جابجایی: بهترین روش‌ها برای جابجایی آب دمینرالیزه شامل رعایت پروتکل‌های بهداشتی و ایمنی صنعتی مناسب است. از تماس مستقیم شخصی، از جمله استنشاق هرگونه بخار یا آئروسل، باید اجتناب شود. هنگام جابجایی آب دمینرالیزه، به ویژه در محیط‌های صنعتی یا آزمایشگاهی، استفاده از تجهیزات حفاظت فردی مناسب (PPE) مانند دستکش و عینک ایمنی توصیه می‌شود، به ویژه اگر احتمال تماس با سایر مواد شیمیایی یا مواد خطرناک وجود داشته باشد. در شرایطی که ممکن است آئروسل‌ها یا بخارات تشکیل شوند، اطمینان از تهویه مناسب مهم است. علاوه بر این، برای حفظ خلوص آب دمینرالیزه، محافظت از آن در برابر قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض جو بسیار مهم است، زیرا می‌تواند به راحتی گازهایی مانند اکسیژن و دی اکسید کربن را جذب کند که می‌توانند بر خواص آن تأثیر بگذارند.
• ذخیره‌سازی: ذخیره‌سازی مناسب برای حفظ خلوص بالای آب دمینرالیزه ضروری است. باید در ظروف تمیز و در بسته ساخته شده از موادی که آلاینده‌ها را به داخل آب نشت نمی‌دهند، نگهداری شود. برای مقادیر بیشتر، مانند کاربردهای صنعتی، از مخازن ذخیره‌سازی تخصصی استفاده می‌شود. برای آب دیونیزه، مخازن عمودی، مخروطی یا دو جداره پلی‌اتیلن با چگالی بالا (HDPE) یا پلی‌اتیلن متقاطع (XLPE) با درجه غذایی FDA، گواهی ANSI، NSF 61 توصیه می‌شود. این مخازن باید دارای درجه وزن مخصوص 1.0 یا بیشتر باشند. هنگام نصب این مخازن، استفاده از اتصالات PVC، واشرهای EPDM و پیچ و مهره‌های فولادی ضد زنگ 316 توصیه می‌شود. همچنین مهم است که آب دمینرالیزه را دور از منابع احتمالی آلودگی مانند فاضلاب، آب‌های سطحی و آب‌های زیرزمینی و از دمای شدید یا نور مستقیم خورشید نگهداری کنید. فولاد ضد زنگ اغلب به دلیل غیر واکنشی بودن آن، ماده ترجیحی برای مخازن ذخیره‌سازی است. قرار گرفتن در معرض هوا باید به حداقل برسد زیرا CO₂ می‌تواند حل شده و بر pH تأثیر بگذارد. استفاده از جاذب‌های CO₂ برای دریچه مخزن را در نظر بگیرید. ذخیره‌سازی مناسب برای حفظ کیفیت آب دمینرالیزه، به ویژه با توجه به واکنش‌پذیری و پتانسیل آلودگی آن، بسیار مهم است. گزارش باید بهترین روش‌ها را برای مقیاس‌های مختلف ذخیره‌سازی، از ظروف آزمایشگاهی گرفته تا مخازن صنعتی، شرح دهد.

9. مقایسه آب DM با سایر انواع آب

• آب دمینرالیزه در مقابل آب مقطر: هر دو نوع آب دمینرالیزه و آب مقطر بسیار خالص هستند اما به روش‌های متفاوتی تولید می‌شوند. تقطیر شامل جوشاندن و چگالش است که بیشتر ناخالصی‌ها، از جمله مواد معدنی، مواد آلی و میکروب‌ها را حذف می‌کند. آب دمینرالیزه (دیونیزه) یون‌های معدنی را حذف می‌کند اما ممکن است مواد آلی غیر باردار یا میکروب‌ها را حذف نکند. به طور کلی آب مقطر خالص‌تر در نظر گرفته می‌شود. آب مقطر اغلب برای کاربردهای حیاتی مانند داروسازی ترجیح داده می‌شود. تولید آب دمینرالیزه اغلب مقرون‌به‌صرفه‌تر است. هر دو رسانایی الکتریکی پایینی دارند و ممکن است طعم بی‌مزه‌ای داشته باشند. انتخاب بین آب دمینرالیزه و آب مقطر به الزامات خلوص خاص کاربرد و ملاحظات هزینه بستگی دارد. آب مقطر خلوص بالاتری، به ویژه در مورد آلاینده‌های آلی، ارائه می‌دهد اما تولید آن گران‌تر است. آب دمینرالیزه یک جایگزین مقرون‌به‌صرفه برای بسیاری از کاربردهای صنعتی و آزمایشگاهی است.
• آب دمینرالیزه در مقابل آب معمولی شیر: آب شیر حاوی مواد معدنی و نمک‌های محلول است که از زمین و خاک جذب شده‌اند. آب دمینرالیزه بیشتر یا تمام این مواد معدنی را حذف کرده است. آب شیر می‌تواند حاوی آلاینده‌های آلی، مواد ضدعفونی‌کننده و فلزات سنگین باشد. دمینرالیزاسیون عمدتاً مواد معدنی غیرآلی را هدف قرار می‌دهد و ممکن است سایر آلاینده‌های موجود در آب شیر را حذف نکند مگر اینکه با سایر روش‌های تصفیه ترکیب شود. آب شیر رسانایی بالاتری نسبت به آب دمینرالیزه دارد. آب شیر می‌تواند باعث ایجاد رسوب در وسایل و تجهیزات صنعتی شود. آب دمینرالیزه برای کاربردهایی ضروری است که این مواد معدنی در آن تداخل ایجاد کرده یا باعث آسیب می‌شوند. آب دمینرالیزه از نظر محتوای معدنی به طور قابل توجهی خالص‌تر از آب شیر است و آن را برای کاربردهای تخصصی که در آن آب شیر به دلیل ناخالصی‌ها ناکافی است، مناسب می‌سازد.

10. نتیجه‌گیری: خلاصه یافته‌های کلیدی و اهمیت آب DM

آب دمینرالیزه، که به عنوان آب دیونیزه یا دمی نیز شناخته می‌شود، آبی است که بیشتر یا تمام محتوای معدنی آن از طریق فرآیندهایی مانند تبادل یونی، اسمز معکوس، تقطیر و الکترودیالیز حذف شده است. این فرآیندها منجر به آبی با رسانایی الکتریکی بسیار کم و خلوص بالا می‌شوند که آن را برای طیف گسترده‌ای از کاربردها در صنایع مختلف مناسب می‌سازد.

خواص فیزیکی و شیمیایی آب دمینرالیزه آن را برای کاربردهای حساس ایده‌آل می‌سازد. این آب معمولاً شفاف، بی‌رنگ و بی‌بو است و pH آن نزدیک به خنثی است. رسانایی الکتریکی آن بسیار کم است که نشان‌دهنده عدم وجود یون‌های محلول است. در حالی که تقریباً عاری از مواد معدنی و نمک‌ها است، بسته به روش تولید، ممکن است همچنان حاوی آلاینده‌های آلی باشد.

آب دمینرالیزه در صنایع مختلف نقش حیاتی ایفا می‌کند. در داروسازی و آرایشی و بهداشتی، به عنوان ماده اولیه و حلال استفاده می‌شود و خلوص و ایمنی محصولات را تضمین می‌کند. در تولید الکترونیک، برای شستشو و آبکشی قطعات استفاده می‌شود و از آلودگی جلوگیری می‌کند. آزمایشگاه‌ها از آن به عنوان حلال و معرف برای اطمینان از نتایج دقیق استفاده می‌کنند. در تولید برق، از آن به عنوان آب تغذیه دیگ بخار استفاده می‌شود و از رسوب و خوردگی جلوگیری می‌کند. در صنعت خودرو، در باتری‌ها، سیستم‌های خنک‌کننده و برای آبکشی بدون لکه استفاده می‌شود. در صنایع غذایی و نوشیدنی، برای ضدعفونی کردن و فرآوری استفاده می‌شود.

مزایای استفاده از آب دمینرالیزه شامل جلوگیری از رسوب و خوردگی، دستیابی به خلوص بالا برای کاربردهای حساس، بهبود کارایی و افزایش طول عمر تجهیزات است. با این حال، مصرف آن به طور منظم توصیه نمی‌شود زیرا مواد معدنی ضروری را از بین می‌برد و ممکن است باعث مشکلات سلامتی شود. همچنین می‌تواند برای برخی فلزات خورنده باشد و ممکن است بسته به روش تولید حاوی آلودگی‌های آلی باشد.

استانداردهای کیفیت آب دمینرالیزه در صنایع مختلف متفاوت است. صنعت داروسازی از استانداردهای USP و EP پیروی می‌کند، در حالی که صنعت الکترونیک از استانداردهای ASTM و ISO استفاده می‌کند. آزمایشگاه‌ها نیز از استانداردهای ASTM و CLSI پیروی می‌کنند و نیروگاه‌ها استانداردهای EN و VGB را رعایت می‌کنند. رعایت این استانداردها برای اطمینان از کیفیت و ایمنی در کاربردهای مختلف بسیار مهم است.

هنگام جابجایی و ذخیره‌سازی آب دمینرالیزه، رعایت اقدامات احتیاطی ایمنی و بهترین روش‌ها برای جلوگیری از آلودگی و حفظ خلوص آن ضروری است. باید در ظروف تمیز و در بسته نگهداری شود و از قرار گرفتن در معرض مواد ناسازگار و شرایط شدید جلوگیری شود.

آب دمینرالیزه با آب مقطر و آب شیر تفاوت‌هایی دارد. آب مقطر خالص‌تر است و بیشتر ناخالصی‌ها را حذف می‌کند، اما تولید آن گران‌تر است. آب شیر حاوی مواد معدنی است و برای بسیاری از کاربردهای تخصصی مناسب نیست. انتخاب نوع آب مناسب به الزامات خاص کاربرد بستگی دارد.

در نتیجه، آب دمینرالیزه یک ماده حیاتی در بسیاری از فرآیندهای صنعتی و فناوری مدرن است. خلوص بالا و خواص منحصر به فرد آن، آن را برای طیف گسترده‌ای از کاربردها ضروری می‌سازد، اما درک محدودیت‌ها و خطرات بالقوه آن برای اطمینان از استفاده ایمن و موثر بسیار مهم است.